頭痛的發病機制復雜，主要是通過刺激顱內外痛敏結構中的痛覺感受器，並通過痛覺傳導通路傳導至大腦皮層而引起的。顱內痛覺敏感結構包括靜脈竇(如矢狀竇)、腦膜前動脈和中動脈、顱底硬腦膜、三叉神經(ⅴ)、舌咽神經(ⅸ)和迷走神經(ⅹ)、頸內動脈近端部及其Willis環鄰近分支、腦幹內導水管周圍灰質和丘腦感覺中繼核。顱外痛覺敏感結構包括顱骨骨膜、頭部皮膚、皮下組織、帽腱膜、頭頸部肌肉和顱外動脈、第二和第三頸神經、眼、耳、牙、鼻竇、口咽和鼻粘膜。機械、化學、生物刺激和體內生化變化作用於顱內和外部痛敏結構時，可引起頭痛。如顱內外動脈擴張或牽拉、顱內靜脈和靜脈竇移位或牽拉、顱神經和頸神經壓迫、牽拉或炎癥刺激、顱頸肌肉痙攣、炎癥刺激或外傷、各種原因引起的腦膜刺激、顱內壓異常、顱內5-羥色胺神經元投射系統功能障礙等。[2]
編輯病理生理學這壹段
頭面部血管、神經、腦膜、靜脈竇、頭面部皮膚、皮下組織、粘膜等。構成頭部痛覺敏感結構，當受到機械牽拉、化學或生物刺激或內外環境變化時，會引起頭部疼痛。